Zamanın qısa tarixi

Zamanın qısa tarixi: Böyük partlayışdan Qara dəliklərə qədər — ingilis fizik Stiven Hokinqin ilk dəfə 1988-ci ildə nəşr olunmuş kosmologiyaya dair kitabı.

Hokinq kainatın quruluşu, mənşəyi, inkişafı və son taleyi haqqında qeyri-texniki terminlərlə yazır. O, məkan və zaman, kainatı təşkil edən tikinti materialları (kvarklar kimi) və onu idarə edən əsas qüvvələr (məsələn, cazibə qüvvəsi) kimi əsas anlayışlardan danışır. O, müasir fizikanın əsasını təşkil edən iki nəzəriyyəni, ümumi nisbilik və kvant mexanikasını müzakirə edir. Nəhayət, o, kainatdakı hər şeyi ardıcıl şəkildə təsvir edən vahid nəzəriyyə axtarışından danışır.

Kitab bestseller olmuş və 40 dildə 25 milyondan çox nüsxə satılmışdır. Jurnal yaranandan bəri Time -ın 100 ən yaxşı qeyri-bədii kitab siyahısına daxil edilmişdir. Errol Morris Hokinqin kitabından materialları Hokinq, həmkarları və ailəsinin iştirak etdiyi müsahibələrlə birləşdirən A Brief History of Time (1991) adlı sənədli film çəkdi.

1996-cı ildə illüstrasiyalı versiya nəşr olundu. 2006-cı ildə Hokinq və Leonard Mlodinou qısaldılmış versiyasını nəşr etdiIər: “Zamanın ən qısa tarixi”.

 Nəşr 
1983-cü ildə Hokinq kosmologiyaya dair məşhur kitab üçün fikirləri ilə Cambridge University Press- də astronomiya kitablarına cavabdeh redaktor Simon Mittona müraciət etdi. Mitton qaralama əlyazmadakı bütün tənliklərə şübhə ilə yanaşırdı, onun fikrincə, Hokinqin çatmaq istədiyi hava limanındakı kitab dükanlarında alıcıların qarşısını alacaq. O, Hokinqə deyir ki, ona xəbərdarlıq edilib ki, kitabdakı hər tənlik üçün oxucu kütləsi yarıya enəcək. Beləliklə, o, yalnız bir tənliyi ehtiva edir: .

 Məzmun 

 Fəsil 1: Bizim kainat təsvirimiz 
Hokinq kainat haqqında mühazirə oxuyan bir alim haqqında lətifə ilə başlayır. Yaşlı bir qadın ayağa qalxıb dedi: “Sənin bizə dediklərin boş sözlərdir, dünya əslində nəhəng tısbağanın belində dayanan düz boşqabdır”. Alim tısbağanın nəyin üstündə durduğunu soruşduqda o, cavab verdi: "Sən çox ağıllı gəncsən, çox ağıllısan. Amma bu, tısbağalar hər yerdədir!"  Hokinq niyə daha yaxşı bildiyimizi izah etməyə davam edir.

O, Aristotelin sferik Yer və kainatın dairəvi geosentrik modeli haqqında gəldiyi nəticədən başlayaraq astronomiya tarixini müzakirə edir. O, 1514-cü ildə polyak astronomu Nikolay Kopernik tərəfindən Günəş sisteminin heliosentrik modelinin işlənib hazırlanmasından bəhs edir. Bir əsr sonra italyan Qalileo Qaliley öz teleskopunu göylərə çevirdi. Onun Yupiterin peykləri üzərində apardığı müşahidələr Koperniki dəstəklədi. Alman astronomu İohann Kepler planetlərin ellips şəklində hərəkət etdiyi planetlərin hərəkət qanunlarını tərtib etmişdir. Keplerin qanunlarını ingilis fiziki İsaak Nyuton özünün Principia Mathematica (1687) əsərində izah etmişdir.

Hokinq zamanla kainatın yaranması mövzusunun necə müzakirə edildiyini müzakirə edir: Aristotel və digər ilk filosoflar tərəfindən fərz edilən kainatın çoxillik mövcudluğu, onun keçmişdə müəyyən bir zamanda yaranmasına Müqəddəs Avqustin və digər ilahiyyatçıların inancı ilə qarşı çıxırdı. İmmanuel Kant iddia edirdi ki, zamanın başlanğıcı yoxdur. Bizim dövrümüzdə genişlənən kainatın kəşfi, 10-20 milyard il əvvəl bütün kainatın tək, son dərəcə sıx bir yerdə cəmləşdiyini və bundan əvvəl nə baş verdiyini soruşmağın mənasız olduğunu göstərirdi. O yazır: “Genişlənən kainat yaradıcını istisna etmir, lakin onun öz işini nə vaxt yerinə yetirməsinə məhdudiyyətlər qoyur!” 

 Fəsil 2: Məkan və zaman 
Hokinq məkan və zamanın təbiəti ilə bağlı elmi fikirlərin təkamülünü təsvir edir. O, Aristotel ideyası ilə başlayır ki, cismin təbii olaraq üstünlük verilən vəziyyəti dincəlməkdir və o, yalnız qüvvə ilə hərəkət etdirilə bilər və bu, daha ağır cisimlərin daha sürətli düşəcəyini nəzərdə tutur. Lakin Qaliley müxtəlif ağırlıqlı cisimlərin hərəkətini müşahidə edərək və bütün cisimlərin eyni sürətlə düşəcəyi qənaətinə gələrək Aristotelin nəzəriyyəsini eksperimental olaraq təkzib etdi. Bu, Nyutonun hərəkət və cazibə qanunlarına gətirib çıxardı. Bununla belə, Nyuton qanunları nəzərdə tuturdu ki, mütləq istirahət vəziyyəti və ya mütləq məkan kimi bir şey yoxdur: bir cismin “dinc vəziyyətdə” və ya “hərəkətdə” olması müşahidəçinin ətalət istinad sistemindən asılıdır.

Hokinq hərəkətdə olan müşahidəçilərin eyni vaxtı ölçəcəyinə dair klassik inamı mütləq zamanda təsvir edir. Bununla belə, Hokinq yazır ki, bu sağlam düşüncə anlayışı işıq sürətində və ya onun yaxınlığında işləmir. İşığın sonlu sürətlə yayıldığını Ole Romer Yupiter və onun peykləri üzərində apardığı müşahidələr vasitəsilə kəşf etmişdir. Şotland alim Ceyms Klerk Maksvellin elektrik və maqnitizmi birləşdirən tənlikləri işıq üçün ölçülən sürətlə eyni sürətlə hərəkət edən dalğaların mövcudluğunu proqnozlaşdırdı. Fiziklər işığın parlaq bir efirdən keçməli olduğuna və işığın sürətinin efir sürətinə nisbətən olduğuna inanırdılar. Efir vasitəsilə işığın sürətini aşkar etmək üçün nəzərdə tutulmuş Mişelson-Morley təcrübəsi sıfır nəticə əldə etdi. Mişelson və Morli aşkar etdilər ki, işığın sürəti mənbənin və ya müşahidəçinin hərəkətindən asılı olmayaraq sabitdir. 1905-ci ildə Albert Eynşteyn iddia etdi ki, əgər mütləq zamandan imtina etsək, efir artıqdır. Onun xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi iki postulata əsaslanır: fizika qanunları bir-birinə nisbətən hərəkət edən bütün müşahidəçilər üçün eynidir və işığın sürəti universal sabitdir.

Əlamətdar nəticələr davam edir. Kütlə və enerji tənliklə bağlıdır , bu o deməkdir ki, kütləsi olan hər hansı bir cismin işıq sürətində (c = 3×10 8 m/s) hərəkət etməsi üçün sonsuz miqdarda enerji lazımdır. Buradan belə nəticə çıxır ki, heç bir maddi cisim işıq sürətində və ya ondan kənarda hərəkət edə bilməz. “Kosmos” və “zaman”ın mahiyyət etibarilə bağlı olduğu 4 ölçülü fəza-zaman təsvir edilmişdir. Bir cismin kosmosdakı hərəkəti istər-istəməz onun zamanı hiss etmə tərzinə təsir göstərir.

1915-ci ildə Eynşteyn ümumi nisbilik nəzəriyyəsini nəşr etdi, bu da cazibəni kosmos-zamanın əyriliyi kimi izah edir. Maddə və enerji (işıq daxil olmaqla) geodeziyaya əməl edir. Eynşteynin cazibə nəzəriyyəsi dinamik kainatı proqnozlaşdırır.

 Fəsil 3: Genişlənən kainat 
Hokinq fiziklərin və astronomların ulduzların Yerdən nisbi məsafəsini necə hesabladığını təsvir edir. Ser Vilyam Herşel gecə səmasında bir çox ulduzların mövqelərini və məsafələrini təsdiqlədi. 1924-cü ildə Edvin Habbl Yerdən görünən Sefeid dəyişən ulduzlarının parlaqlığından istifadə edərək məsafəni ölçmək üçün bir üsul kəşf etdi. Bu ulduzların parlaqlığı və məsafəsi sadə riyazi düsturla əlaqələndirilir. Bundan istifadə edərək o, bizim qalaktikanın yeganə olmadığını göstərdi.

1929-cu ildə Habbl əksər qalaktikalardan gələn işığın qırmızıya sürüşdüyünü və qırmızı sürüşmə dərəcəsinin məsafə ilə düz mütənasib olduğunu kəşf etdi. Bundan o, kainatın genişləndiyini müəyyən etdi. Bu ehtimal ciddi şəkildə düşünülməmişdi. Eynşteyn statik bir kainatdan o qədər əmin idi ki, tənliklərinə kosmoloji sabiti əlavə etdi. Bir çox astronomlar da ümumi nisbi nəzəriyyənin təsirlərindən qaçmağa çalışdılar, bir istisna olmaqla: rus fiziki Aleksandr Fridman.

1922-ci ildə Fridman iki çox sadə fərziyyə irəli sürdü: kainat bizim harada olmağımızdan asılı olmayaraq eynidir (homogendir) və baxdığımız hər istiqamətdə eynidir (izotropiya). Buradan belə çıxır ki, kainat qeyri-statikdir. Bell laboratoriyasında iki fizik, Arno Penzias və Robert Vilson səmanın hər yerindən gələn gözlənilməz mikrodalğalı radiasiya aşkar etdikdə dəstək tapıldı.

Təxminən eyni vaxtda Robert H. Dike və Ceyms Pibls da mikrodalğalı radiasiya üzərində işləyirdilər. Onlar iddia edirdilər ki, ilkin kainatdan gələn radiasiya kosmik mikrodalğalı fon kimi aşkar edilə bilər. Penzias və Vilsonun tapdıqları bu idi.

1965-ci ildə Rocer Penrouz çökən ulduzun təkliklə nəticələnə biləcəyini sübut etmək üçün ümumi nisbi nəzəriyyədən istifadə etdi. Hokinq və Penrouz birlikdə sübut etdilər ki, kainat sinqulyarlıqdan yaranmalı idi. Hokinq daha sonra iddia etdi ki, kvant effektləri nəzərə alındıqdan sonra bunun belə olmasına ehtiyac yoxdur.

 Fəsil 4: Qeyri-müəyyənlik prinsipi 
Hokinq XIX əsr fransız riyaziyyatçısı Laplasın elmi qanunların kainatın gələcəyini mükəmməl şəkildə proqnozlaşdıra biləcəyi elmi determinizmə olan inancını müzakirə etməklə başlayır. Klassik fizikada ultrabənövşəyi katastrof ilə bir nüans ortaya çıxdı: ingilis alimləri Lord Strett və Ceyms Cinsin hesablamalarına görə, isti bir cisim sonsuz miqdarda enerji yaymalıdır. 1900-cü ildə ultrabənövşəyi katastrofun qarşısı Maks Plank tərəfindən alındı: o, enerjinin kvant adlanan diskret paketlərdə udulması və ya buraxılmasını təklif etdi.

Hokinq Verner Heyzenberqin qeyri-müəyyənlik prinsipini müzakirə edir: Plankın kvant fərziyyəsinə görə zərrəciyin sürətini və mövqeyini dəqiq bilmək mümkün deyil, çünki sürətinin ölçülməsində dəqiqliyin artırılması onun mövqeyinin dəqiqliyini azaldacaq və əksinə. Bu, Laplasın kainatın tamamilə deterministik nəzəriyyəsi ideyasını alt-üst etdi. Hokinq Heyzenberq, Ervin Şrödinger və Pol Dirak tərəfindən kvant mexanikasının inkişafını təsvir edir, bu nəzəriyyə, elmə gözlənilməzliyin azaldılması mümkün olmayan bir elementini təqdim etdi və Eynşteynin güclü etirazlarına baxmayaraq, kainatı kiçik miqyasda təsvir etməkdə çox uğurlu olduğunu sübut etdi.

 Fəsil 5: Elementar zərrəəciklər və təbiət qüvvələri 
Hokinq maddənin təbiətinin tədqiqi tarixini izləyir: Aristotelin dörd elementi, Demokritin bölünməz atomları, Con Daltonun atomların molekulları əmələ gətirmək üçün birləşməsi ideyası, C.C.Tomsonun elektronu kəşf etməsi, Ernest Rezerfordun atom nüvəsinin kəşf etməsi, Çadvikin neytronu kəşfi və nəhayət Murrey Gell-Mannın protonları və neytronları (birlikdə hadronlar adlanır) təşkil edən kvarklar nəzəriyyəsi. Hokinq altı fərqli "dad" ( yuxarı, aşağı, qəribə, cazibədarlıq, alt və yuxarı ) və kvarkların üç fərqli " rəngindən " (qırmızı, yaşıl və mavi) bəhs edir. Daha sonra o, kainatın genişlənməsi və soyuması səbəbindən kvarkların sayından çox olan antikvarklardan bəhs edir.

Hokinq hissəciklərin spinini təqdim edir. Hissəcikləri iki qrupa bölmək olar. fermionlar və ya maddə hissəcikləri 1/2 spinə malikdir. Fermionlar Volfqanq Paulinin istisna prinsipinə əməl edirlər: onlar eyni kvant vəziyyətini paylaşa bilməzlər (məsələn, iki “fırlanan” proton məkanda eyni yeri tuta bilməz). Bu qayda olmadan atomlar mövcud ola bilməzdi. Bozonlar və ya qüvvə daşıyan hissəciklər 0, 1 və ya 2 spinə malikdirlər və istisna prinsipinə əməl etmirlər.
Cazibə qüvvəsinin qravitonlar, spin 2 olan kütləsiz hissəciklər tərəfindən daşındığı düşünülür. Elektromaqnit qüvvəsi fotonlar tərəfindən aparılır. Zəif nüvə qüvvəsi radioaktivliyə cavabdehdir və W və Z bozonları tərəfindən daşınır. Kvarkları hadronlara, hadronları isə atom nüvələrinə bağlayan güclü nüvə qüvvəsi qlüon tərəfindən daşınır. Hokinq yazır ki, rəng məhdudiyyəti kvarkların və qluonların hadronlar daxilində qapalı qaldıqları üçün (son dərəcə yüksək temperatur istisna olmaqla) öz-özünə kəşf edilməsinə mane olur.

 Fəsil 6: Qara dəliklər 
Hokinq qara dəliklərdən, fəza-zamanın son dərəcə güclü cazibəsinin hər şeyin, o cümlədən işığın onlardan qaçmasına mane olduğu bölgələrdən bəhs edir. Qara dəlik termini 1969-cu ildə Con Arçibald Viler tərəfindən irəli sürülüb, baxmayaraq ki, ideya daha qədimdir. Kembric keşişi Con Mişel ulduzları elə kütləvi təsəvvür edirdi ki, işıq onların cazibə qüvvəsindən qaça bilmirdi. Hokinq ulduzların təkamülünü izah edir: əsas ardıcıllıqla ulduzların hidrogeni heliuma birləşdirərək, cazibə qüvvəsinin dağılmasının qarşısını alaraq necə parlayır. Çökmüş ulduz elektron degenerasiyası ilə dəstəklənən ağ cırtdan və ya istisna prinsipi ilə dəstəklənən neytron ulduzu yarada bilər. Subrahmanyan Çandrasekhar müəyyən etdi ki, 1,4 günəş kütləsindən çox çökmüş ulduz üçün cazibə qüvvəsinin tam çökməsini dayandıracaq heç bir şey olmayacaq. Artur Eddinqton onu bu düşüncədən çəkindirdi, lakin sonradan fizika üzrə Nobel mükafatını qazandı. Kritik kütlə Çandrasekhar həddi kimi tanınır.

O, hadisə üfüqünü, heç bir hissəciyin qaça bilməyəcəyi qara dəliyin sərhədini təsvir edir. O yazır: “Şair Dantenin cəhənnəmə giriş haqqında dediklərini hadisələrin üfüqü haqqında yaxşı demək olar: “Buraya girənlər, bütün ümidlərinizi tərk edin”. Hokinq sferik simmetriyaya malik fırlanmayan qara dəliklərdən, aksisimmetriya ilə fırlanan qara dəliklərdən bəhs edir. 1963-cü ildə Maarten Şmidt tərəfindən kvazarların və 1967-ci ildə Jocelyn Bell-Bernell tərəfindən pulsarların kəşfi qara dəliklərin aşkar ediləcəyinə ümid verdi. Qara dəliklər (tərifinə görə) işıq yaymasalar da, astronomlar onları görünən maddə ilə qarşılıqlı təsirləri vasitəsilə müşahidə edə bilərlər. Qara dəliyə düşən ulduz güclü X-şüaları mənbəyi olardı. Güclü X-şüaları mənbəyi olan Cygnus X-1 qara dəlik üçün ən erkən inandırıcı namizəd idi. Hokinq 1974-cü ildə amerikalı fizik Kip Torn ilə mərcindən bəhs etməklə yekunlaşır. Hokinq Cygnus X-1-də qara dəliyin olmadığını müdafiə etdi.

 Nəticə 
Hokinq kainatı və oradakı yerini anlamaq üçün insanların öz tarixi boyunca göstərdiyi cəhdləri ümumiləşdirir: təbiəti idarə edən antropomorfik ruhlara inamdan başlayaraq, təbiətdəki müntəzəm nümunələrin tanınması və nəhayət, kainatın daxili işlərinin dərk edilməsi ilə. O, Laplasın kainatın quruluşu və təkamülünün mənşəyi Tanrının ixtiyarında qalan qanunlar toplusu ilə dəqiq şəkildə izah oluna biləcəyinə dair təklifini xatırladır. Bununla belə, Hokinq kvant nəzəriyyəsinin təqdim etdiyi qeyri-müəyyənlik prinsipinin biliyə məhdudiyyətlər qoyduğunu bildirir.

Hokinq qeyd edir ki, tarixən kosmologiyanın öyrənilməsi ilk növbədə fəlsəfi və dini anlayışların axtarışı ilə, məsələn, Tanrının təbiətini, hətta Tanrının ümumiyyətlə mövcud olub-olmadığını daha yaxşı başa düşmək üçün motivasiya edilmişdir. Halbuki, Hokinq üçün bu gün bu nəzəriyyələr üzərində işləyən əksər alimlər onlara bu cür fəlsəfi suallar verməkdənsə, riyazi hesablama və empirik müşahidə ilə yanaşırlar. Onun fikrincə, bu nəzəriyyələrin getdikcə texniki xarakteri müasir kosmologiyanın fəlsəfədən getdikcə daha çox ayrılmasına səbəb olub. Hokinq buna baxmayaraq, bir gün hər kəsin kainatın əsl mənşəyini və təbiətini anlayacağına ümid edir. "Bu, insan ağılının son, qəti zəfəri olardı - çünki o zaman biz bilirik ki, Tanrının idrakını tanıyacağıq".

 İstinadlar 

Kateqoriya:Kosmologiya
Kateqoriya:Zaman
Kateqoriya:1988-ci ildə yarananlar